Amplificadoresdepotenciatransitor
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7/31/2019 Amplificadoresdepotenciatransitor
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Contenido
Unidad 1 Familiarizacin con tablero de circuitos ..................................................................1
Ejercicio 1 Identificacin de circuitos .....................................................................................3
Ejercicio 2 Amplificadores de potencia con transistores .........................................................5
Unidad 2 Amplificador de potencia asimtrico........................................................................7
Ejercicio 1 Operacin CD ......................................................................................................11
Ejercicio 2 Ganancia CA de voltaje, corriente y potencia .....................................................13
Unidad 3 Separador de fase ......................................................................................................15
Ejercicio 1 Operacin CD del separador de fase ...................................................................18
Ejercicio 2 Relaciones de fase y ganancia de voltaje.............................................................20
Unidad 4 Amplificador de potencia en contrafase.................................................................23
Ejercicio 1 Operacin CD ......................................................................................................25
Ejercicio 2 Ganancias CA de voltaje y potencia ....................................................................27
Unidad 5 Amplificador de potencia complementario............................................................29
Ejercicio 1 Operacin CD ......................................................................................................31
Ejercicio 2 Ganancia CA de voltaje y potencia .....................................................................33
Unidad 6 El par Darlington .....................................................................................................35Ejercicio 1 Caractersticas de ganancia de corriente..............................................................38
Ejercicio 2 Impedancia de entrada y salida............................................................................40
Apndice A Seguridad ................................................................................................................1
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 1 Familiarizacin con tablero de circuitos
UNIDAD 1 FAMILIARIZACIN CON TABLERO DE CIRCUITOS
Ejercicio1Identificacindecircuitos
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya finalizado este ejercicio, usted estar familiarizado con los bloques de circuitos enel tablero de circuitos Amplificadores de potencia con transistores. Verificar sus resultadosidentificando los componentes del circuito y conectando dos circuitos amplificadores de
potencia.
DISCUSIN
Varios tipos de circuitos amplificadores de potencia pueden ser demostrados con el tablero de
circuitos Amplificadores de potencia con transistores.
Las fuentes positivas de CD, tanto variable como fija (15.0 Vcd), son usadas en los circuitosamplificadores con transistores.
Use el Atenuador cuando seales pequeas CA de entrada son requeridas.
El bloque de circuitos Par Darlington no utiliza un generador de seal.
El bloque de circuitos Separador de fase tiene dos seales de salida.
El transformador es usado en los circuitos de entrada y salida de algunos amplificadores depotencia.
Ejercicio2Amplificadoresdepotenciacontransistores
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya finalizado este ejercicio, usted habr observado la operacin de dos circuitosamplificadores de potencia. Verificar sus resultados con un osciloscopio.
DISCUSIN
Los amplificadores de potencia con transistores aumentan la potencia de la seal. La amplitud del voltaje de la seal de salida es normalmente menor que el voltaje de entrada.
La corriente de salida es considerablemente mayor que la corriente de entrada.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 2 Amplificador de potencia asimtrico
UNIDAD 2 AMPLIFICADOR DE POTENCIA ASIMTRICO
OBJETIVO DE LA UNIDAD
Al terminar esta unidad, usted ser capaz de describir la operacin del amplificador de potenciaasimtrico usando mediciones de CA y CD.
FUNDAMENTOS DE LA UNIDAD
Aqu se muestra un amplificador de potencia asimtrico. El cual tiene un transistor nico (Q1)controlando una corriente a travs de la carga (RL).
La seal de CA es la entrada en RI a la base de Q1; la seal de salida est sobre RL en la bobina
secundaria del transformador (T1).
El transformador (T1) se usa como dispositivo adaptador de impedancia. T1 adapta laimpedancia relativamente alta (Z1 = 308.1) del circuito colector Q1 en la bobina primaria de T1con una carga de baja impedancia (RL = 8.2) en la bobina secundaria de T1.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 2 Amplificador de potencia asimtrico
La ganancia de potencia (Ap) la determina la relacin de la potencia de salida (Po) sobre la
potencia de entrada (Pi), o el producto de la ganancia de voltaje (Av) y la ganancia de corriente
(Ai).
Ap = Po/Pi = Av x AiLos amplificadores de potencia tienen ganancia de potencia alta pero ganancia de voltaje baja.
El voltaje pico colector-emisor (VCE) puede exceder al voltaje de polarizacin de CD (VA) por
un factor de dos, tal como se muestra en la figura.
Cuando se disea un Amplificador de potencia asimtrico, VCE no puede exceder la
especificacin del transistor.
Los amplificadores pueden clasificarse segn cmo se polarice para un flujo continuo de
corriente (IL), lo que causa una operacin de clase A.
A causa de que la corriente de salida fluye continuamente, la clase A es la menos eficiente del
amplificador, pero produce una seal de salida con una distorsin de amplitud casi nula.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 2 Amplificador de potencia asimtrico
La eficiencia de un amplificador de potencia se determina por la potencia CA de salida de lacarga (RL) dividida por la potencia CD de la fuente (VA).
Ejercicio1OperacinCD
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya terminado este ejercicio, usted ser capaz de medir los voltajes y las corrientes de
operacin CD usando un circuito amplificador de potencia asimtrico tpico. Verificar susresultados con un multmetro.
DISCUSIN
El transistor Q1 es un transistor NPN conectado en una configuracin emisor comn.
El voltaje de colector (VC) es siempre igual al voltaje de suministro debido a que la
resistencia de la bobina primaria del transformador es solamente 18.4 ohmios.
La corriente CD. total no es afectada por la seal CA; por lo tanto, el amplificador es unaoperacin de clase A.
El transformador de salida T1 adapta la impedancia baja de la resistencia de carga (R5) a la
impedancia alta del colector.
Sin una seal CA de entrada, la corriente no fluye en la resistencia de carga (R5) debido a
que solamente las seales CA pueden ser acopladas por medio de un transformador.
Ejercicio2GananciaCAdevoltaje,corrienteypotencia
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya terminado este ejercicio, usted ser capaz de identificar las caractersticas CA de un
amplificador de potencia asimtrico, determinando las ganancias CA de voltaje, de corriente yde potencia. Verificar sus resultados con un multmetro y un osciloscopio
DISCUSIN Debido a la operacin de clase A, no hay distorsin o lmites entre la entrada y salida.
Calcular la potencia CA promedio. requiere la conversin de los voltajes CA pico a pico (pk-
pk) a valores medios cuadrticos (rms):
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Vrms = (Vpk-pkx 0.707) /2
El promedio de la potencia CA de entrada al amplificador (Pi) es el producto de valores rms
del voltaje CA (Vi) y corriente CA (Ii) en la base de Q1:
Pi =Vi x Ii
La potencia de salida es la potencia consumida por la resistencia de carga R5. Es el productode la cada de voltaje rms a travs de R5 (VO), y la corriente rms (IO) que pasa por R5:
PO= VOx IO
Otra manera para la frmula de potencia puede ser usada cuando el voltaje y la resistencia
son conocidas:
PO
= VO2 / R5
Las ganancias de voltaje, corriente y potencia del amplificador son las relaciones de los
valores de salida sobre los valores de entrada:Ganancia de Voltaje A
V= V
O/ Vi
Ganancia de Corriente Ai= IO / Ii
Ganancia de Potencia AP
= PO
/ Pi
La ganancia de potencia es tambin igual al producto de la ganancia de voltaje y ganancia decorriente:
AP
= PO
/ Pi= (VOx IO) / (Vi x Ii) = AVx Ai
La ganancia de voltaje de un amplificador de potencia es baja, pero la ganancia de potenciaes alta debido a que la ganancia de corriente es muy alta.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 3 Separador de fase
UNIDAD 3 SEPARADOR DE FASE
OBJETIVO DE LA UNIDAD
Al finalizar esta unidad, usted ser capaz de demostrar y describir la operacin de un transistoren un circuito Separador de fase usando mediciones en CD y CA
FUNDAMENTOS DE LA UNIDAD
Un diagrama de bloque de un separador de fase se muestra arriba.
Un separador de fase puede ser un transformador o un circuito de transistor.
Un separador de fase es un circuito que recibe una simple seal de entrada y provee dos sealesde salida de igual amplitud que estn desfasadas 180.
Este es un circuito transistor separador de fase. La entrada es a la base de Q1 y las salidas son en
los terminales colector (C) y en el emisor (E) de Q1. El circuito divisor de voltaje (RB1 y RB2) atravs de la fuente de potencia de CD establece un voltaje de base (VB), que mantiene una
polarizacin directa estable para Q1.
Debido a que el circuito divisor de voltaje polariza directamente el transistor (Q1), el separador
de fase opera como un amplificador do clase A.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 3 Separador de fase
En un transistor separador de fase, la resistencia del emisor (RE) y la resistencia del colector
(RC) son iguales. Cuando RC y RE son iguales, la cada de voltaje a travs del circuito del
colector igual a la cada de voltaje en el circuito del emisor.
Debido a que la resistencia de emisor (RE) y la de colector (RC) son iguales, la ganancia de
voltaje en las salidas A y B del transistor separador de fase con transistor son iguales yligeramente menor que 1.0.
Para resumir, un transistor separador de fase es un circuito emisor comn, que convierte la seal
de entrada en dos seales de salida desfasadas 180 grados, con voltajes pico a pico esencialmenteiguales a la seal de entrada.
NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS
transistor separador de fase - Un circuito transistor que genera dos seales iguales, desfasadas180o, desde la seal de entrada simple.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 3 Separador de fase
Ejercicio1OperacinCDdelseparadordefase
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya finalizado este ejercicio, usted ser capaz de medir los voltajes y corrientes deoperacin en CD, usando un tpico transistor Separador de fase. Verifique sus resultados con un
multmetro y un osciloscopio.
DISCUSIN
En los circuitos con transistor, las corrientes de emisor y colector son esencialmente igualesdebido a que la corriente de base es muy pequea.
En un circuito divisor de fase, las resistencias de emisor y colector (R3 y R4) tienen el mismovalor.
Debido a que las corrientes de emisor y colector son casi iguales, las cadas de voltaje de lasresistencias de colector (R3) y la resistencia de emisor son aproximadamente iguales.
Ya que las cadas de voltaje del circuito colector y emisor son aproximadamente iguales, lasformas de onda de CA de cada terminal (A y B) tendrn la misma magnitud.
Las corrientes totales del circuito con seal y sin seal son iguales; por lo tanto, el divisor de
fase es un amplificador de clase A.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 3 Separador de fase
Ejercicio2Relacionesdefaseygananciadevoltaje
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya finalizado este ejercicio, usted ser capaz de medir la ganancia de voltaje y larelacin de fase en un circuito separador de fase, usando un circuito separador de fase tpico.Verifique sus resultados con un osciloscopio y un multmetro.
DISCUSIN
La seal de entrada est en fase con seal de salida B en el emisor.
La seal de entrada est fuera de fase con una seal de salida A en el colector.
Las corrientes de c.a. en la entrada, emisor y colector estn en fase.
Cuando calcul de las resistencias del circuito, la ganancia del circuito divisor de fase es
menor de uno aunque la ganancia medida aparece igual a uno.AV (output B) = RE / RE +re)
Las salida del emisor y colector son igual en magnitud pero 180 grados fuera de fase.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 4 Amplificador de potencia en contrafase
UNIDAD 4 AMPLIFICADOR DE POTENCIA EN CONTRAFASE
OBJETIVO DE LA UNIDAD
Al terminar esta unidad, usted ser capaz de demostrar la operacin de un amplificador depotencia en contrafase tpico, por medio de mediciones en CA y CD.
FUNDAMENTOS DE LA UNIDAD
Aqu se muestra un Amplificador de potencia en contrafase. El cual ofrece una ganancia de
potencia mayor y mejor eficiencia que el amplificador de potencia asimtrico.
Los dos transistores (Q1 y Q2) de un amplificador de potencia en contrafase, requieren sealesde entrada en la base, que son iguales en amplitud pero 180 fuera de fase.
Un amplificador de transistores en contrafase (push-pull)puede usar un transformador de toma
(tap) central (T1), como el mostrado arriba, o un circuito de separador de fase para suministrardos seales iguales de entradas desfasadas 180.
Como las entradas de CA a cada transistor estn desfasadas 180 y la polarizacin en CD estcerca al punto de corte, cada transistor conduce en las mitades opuestas de la seal de entrada
(Vi). Las seales del colector del transistor se combinan en una seal de salida (Vo) con el
transformador de salida (T2).
La distorsin de cruce de la seal de salida es previene por cada transistor para iniciar lapolarizacin cerca al punto de corte.
Debido a que cada transistor opera como un amplificador clase AB, la salida (Vo) del
amplificador en contrafase es una seal de clase A.
La ganancia de potencia de un amplificador en contrafase es alta porque la ganancia es muy alta;la ganancia de voltaje es baja (menos de 1.0).
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 4 Amplificador de potencia en contrafase
NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS
amplificador de potencia en contrafase - Un circuito con dos transistores similares, conectados
para operar con magnitudes iguales, pero con fases opuestas. Las salidas de cada componente secombinan.
distorsin de cruce - Es la distorsin de una seal cerca del punto de cruce por cero, pero que no
afecta la seal en los picos ni en los valles.
Ejercicio1OperacinCD
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya finalizado este ejercicio, usted ser capaz de demostrar la operacin CD delamplificador de potencia en contrafase utilizando un circuito amplificador en contrafase tpico.
Verificar sus resultados con un multmetro y un osciloscopio.
DISCUSIN
Dos amplificadores de clase AB conectados base con base en una configuracin emisorcomn forman el amplificador de potencia en contrafase (push-pull).
La resistencia de base R2 y R3 forman un circuito divisor de voltaje que proporciona elvoltaje de base para polarizar directamente los transistores.
La cada de voltaje del colector de cada transistor es ligeramente menor que el voltaje desuministro de potencia.
Los transistores son polarizados cerca de, pero no en, el punto de corte de manera que lapotencia de colector disipada es mnima bajo condiciones sin seal.
La corriente de colector para cada uno de los dos transistores de clase AB fluye solamentedurante una parte de la seal de entrada; consecuentemente, la corriente total del circuito esafectada por una seal CA de entrada.
El transformador T2 adapta la impedancia de salida relativamente alta de los transistores a laimpedancia baja de la carga.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 4 Amplificador de potencia en contrafase
Ejercicio2GananciasCAdevoltajeypotencia
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya terminado este ejercicio, usted ser capaz de medir las ganancias de voltaje ycorriente del amplificador de potencia en contrafase usando un circuito amplificador tpico de
este tipo. Verificar sus resultados con un osciloscopio.
DISCUSIN
El transformador de entrada (T1) es usado como un separador de fase para desarrollar dosseales que son igual en amplitud pero opuesta en fase a los transistores Q1 y Q2.
El transistor Q1 amplifica la mitad negativa de la seal de entrada y el transistor Q2amplifica la mitad positiva.
Estas mitades de seales de los transistores son despus combinadas en el transformador desalida T2 para restaurar la onda senoidal, la cual es 180 grados fuera de fase con la seal de
entrada a T1.
Una corriente de colector pequea es necesaria para fluir en todas las ocasiones para prevenir
un tipo de distorsin de forma de onda llamada distorsin de cruce. Los transistores Q1 y Q2 conducen para ms de 180 pero menos de 360 de la seal de fase
permitiendo corriente de colector contina.
La ganancia de potencia es alta, pero el voltaje no.
Estos transistores son considerados de clase AB.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 5 Amplificador de potencia complementario
UNIDAD 5 AMPLIFICADOR DE POTENCIA COMPLEMENTARIO
OBJETIVO DE LA UNIDAD
Al completar esta unidad, usted ser capaz de demostrar la operacin de un amplificador depotencia complementario mediante medidas de diferentes condiciones del circuito
FUNDAMENTOS DE LA UNIDAD
El circuito mostrado es un amplificador de potencia complementario.
Un amplificador de potencia complementario se compone de un transistor NPN y otro PNP
conectados en serie a travs de la fuente de CD. Los transistores son configurados en un circuito
de colector comn.
Cada transistor opera como uno de clase AB, resultando en una salida del amplificador de
potencia complementario que es no distorsionada.
Los transistores NPN y PNP se complementan simtricamente; la polarizacin es ajustada paraque la polaridad de la seal de entrada requerida para hacer conducir el NPN sea opuesta a la
seal necesaria para el PNP.
Un transistor de potencia complementario tiene alta impedancia de entrada, baja impedancia de
salida, alta ganancia de potencia y buena eficiencia.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 5 Amplificador de potencia complementario
NUEVOS TRMINOS Y PALABRAS
complementan simtricamente - es la propiedad de dos transistores en la cual, la polaridad
necesaria de la seal de entrada a un transistor es opuesta a la que necesita el otro.transistores emparejados - son los transistores con casi las mismas caractersticas (betas,
corriente de fuga y otros parmetros).
Ejercicio1OperacinCD
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya terminado este ejercicio, usted ser capaz de determinar las condiciones de
operacin CD de un amplificador de potencia complementario mediante valores medidos en elcircuito. Verificar sus resultados con un multmetro.
DISCUSIN
Un amplificador de potencia complementario tiene un transistor NPN (Q1) y un transistorPNP (Q2) conectados en serie en una configuracin colector-comn.
Cerca de la mitad del voltaje del suministro de potencia (VA) est a travs de cada transistor.
Los dos transistores estn polarizados para tener un punto Q que est muy cercano al puntode corte.
Un amplificador de potencia complementario requiere dos transistores emparejados.
La polarizacin CD permite que cada transistor sea activado ligeramente por ms de 180grados de la seal de entrada; sta es una operacin de clase AB.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 5 Amplificador de potencia complementario
Ejercicio2GananciaCAdevoltajeypotencia
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya completado este ejercicio, usted ser capaz de determinar ganancias de voltaje y depotencia usando un tpico circuito amplificador de potencia complementario. Verificar susresultados con un multmetro y un osciloscopio.
DISCUSIN
El transistor Q1 NPN conduce durante la mitad de ciclo positivo de la seal de entrada (Vi).
El transistor Q2 NPN conduce durante la mitad de ciclo negativo de la seal de entrada (Vi).
Cada transistor conduce para poco ms de 180 grados de la seal de entrada, produciendouna seal de salida sin distorsin de cruce; est es una operacin clase AB.
La seal de salida est en fase con la seal de entrada.
La ganancia de potencia alta es producto de una ganancia de voltaje menor de 1.0 y muy altaganancia de corriente alta.
Ap = Av x Ai
Pin = Vi(rms)x Ii(rms)
donde: Ii(rms)= VR1(rms) / R1
Pout = VO(rms)x IO(rms)
donde: Ii(rms)= VO(rms)/ R6
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 6 El Par Darlington
UNIDAD 6 EL PAR DARLINGTON
OBJETIVO DE LA UNIDAD
Al terminar esta unidad, usted ser capaz de demostrar la operacin de un Par Darlington tpicomediante medidas de diferentes condiciones del circuito.
FUNDAMENTOS DE LA UNIDAD
Los transistores pueden ser conectados de muchas formas para permitirle tomar ventaja de
caractersticas diferentes o hacer un mejor uso de un parmetro en particular.
Un Par Darlington consiste de dos transistores NPN o PNP (NPN el mostrado), con el emisor de
la primera etapa conectada directamente a la segunda etapa de la base.
El Par Darlington acta como un transistor simple con una ganancia de corriente total (D) igual
al producto de las ganancias de corriente individuales () de los transistores.
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 6 El Par Darlington
La impedancia de entrada del Par Darlington es muy grande.
Cuando el Par Darlington es conectado en una configuracin colector comn, la impedancia desalida es muy pequea.
Los dos transistores de un Par Darlington se montan en la misma cubierta, para que ambostransistores sean sometidos a exactamente los mismos cambios de temperatura y voltaje
aplicado.
Ejercicio1Caractersticasdegananciadecorriente
OBJETIVO DEL EJERCICIOCuando haya terminado este ejercicio, usted ser capaz de determinar la ganancia de corriente deun Par Darlington mediante valores medidos. Verificar sus resultados con un multmetro.
DISCUSIN
Un Par Darlington tiene el emisor del transistor de la primera etapa directamente conectado ala base del transistor de la segunda etapa.
En el Par Darlington, la corriente de base de Q2 (IB2) es igual a la corriente de emisor de Q1
(IB1) o escencialmente igual a la corriente del colector de Q1 (IC1):
IB2
= IC1
Los betas de Q1 y Q2 son definidos por la relacin de las corriente de colector y base:1 = IC1 / IB1
2 = IC2 / IB2
La ganancia de corriente del Par Darlington (D) es igual a la corriente de colector Q2 (IC2)
dividida entre la corriente de base Q1 (IB1):
D = IC2 / IB1
La ganancia de corriente del Par Darlington (D) es igual al producto de los betas de cadaetapa.
D = 1 x 2
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Si los dos transistores en el Par Darlington son cuidadosamente emparejados para tener
iguales betas, el beta del Par Darlington (D) es igual al cuadrado del beta de cada transistor:
D = ()2
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Amplificadores de potencia con transistores Unidad 6 El Par Darlington
Ejercicio2Impedanciadeentradaysalida
OBJETIVO DEL EJERCICIO
Cuando haya terminado este ejercicio, usted ser capaz de determinar la impedancia de entradade un circuito Par Darlington tpico. Verificar sus resultados con un multmetro
DISCUSIN
Un Par Darlington en un circuito de colector comn es utilizado para unir una fuente deimpedancia de muy alta a una carga de impedancia muy baja.
La impedancia de entrada de un par Darlington es muy alta (en el rango de 500k a 10Mpara un transistor de seal pequea).
Zi(D) = 1 x 2 x R5 = D x R5
La impedancia de salida en un circuito colector comn es muy baja (en el rango de 1 a 5para un transistor de seal pequea).
